2025年6月7日,中國散裂中子源(CSNS)直線加速器首支緊湊型P波段大功率超構(gòu)材料速調(diào)管,在中國科學(xué)院高能物理研究所東莞研究部通過各項指標測試,順利完成驗收。作為國際首支成功研制的大功率超構(gòu)材料速調(diào)管,這一成果標志著我國在大功率速調(diào)管創(chuàng)新研究基礎(chǔ)上實現(xiàn)又一次重大突破。
P波段大功率速調(diào)管是CSNS直線加速器射頻功率源系統(tǒng)的核心設(shè)備,為直線加速器束流提供能量和動力,相當(dāng)于汽車發(fā)動機,此前全部依賴進口。2021年以來,CSNS加速器射頻團隊,聯(lián)合電子科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院段兆云研究小組、中國科學(xué)院高能物理研究所環(huán)形正負電子對撞機(CEPC)速調(diào)管團隊及昆山國力電子科技股份有限公司研究院速調(diào)管研究室共同開展了P波段324MHz速調(diào)管的研制。項目組首次提出采用諧振腔加載超構(gòu)材料技術(shù)設(shè)計324MHz大功率速調(diào)管,經(jīng)過4年多技術(shù)攻關(guān),在昆山國力電子科技股份有限公司完成加工制造,日前在CSNS現(xiàn)場完成設(shè)備高功率測試,關(guān)鍵技術(shù)指標全部達到設(shè)計要求,輸出脈沖峰值功率超過3.0MW、射頻脈沖寬度650μs、重復(fù)頻率25Hz,在峰值2.5MW功率順利通過48小時長期穩(wěn)定性測試,計劃于2026年9月正式上線。中國科學(xué)院高能物理研究所副所長、中國散裂中子源二期工程總指揮王生介紹,該速調(diào)管應(yīng)用超構(gòu)材料等前沿技術(shù),在主要技術(shù)指標達到國際先進水平的前提下,腔串結(jié)構(gòu)體積相比國外同類裝置減少約50%,不但降低了造價,也是P波段大功率速調(diào)管技術(shù)一次質(zhì)的飛躍。
項目驗收會在中國散裂中子源園區(qū)舉行,驗收組由來自中國電子科技集團公司第十二研究所、中國科學(xué)院近代物理研究所、清華大學(xué)、中國科學(xué)院高能物理研究所、蘇州實驗室、中國原子能科學(xué)研究院的6位專家組成。驗收組聽取了項目組的研制和測試匯報,對324MHz超構(gòu)材料速調(diào)管48小時穩(wěn)定工作實驗數(shù)據(jù)進行了審核認定,認為關(guān)鍵技術(shù)指標滿足要求,一致通過現(xiàn)場驗收。
作為國際首支成功研制的P波段大功率超構(gòu)材料速調(diào)管,其在大科學(xué)裝置、醫(yī)療及其他工業(yè)領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景,此次順利通過驗收,是我國在該領(lǐng)域從依賴進口到自主創(chuàng)新的關(guān)鍵跨越,彰顯了我國在高端射頻器件研發(fā)領(lǐng)域的核心實力。
近年來,CSNS不斷提升自主創(chuàng)新能力,開展了大量關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),并取得了重要進展,通過與昆山國力科技股份有限公司等國內(nèi)高科技企業(yè)聯(lián)合攻關(guān),還成功研制了氫閘流管和金屬陶瓷四極管等設(shè)備,性能達到了國際先進水平。目前加速器關(guān)鍵核心設(shè)備已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化,不僅擺脫了對進口技術(shù)的依賴,還顯著降低了成本,同時帶動了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步。此外,CSNS一期工程中的相關(guān)設(shè)備3He中子探測器、中子導(dǎo)管、費米中子斬波器、中子極化器等自主化研制均取得突破。
